(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の固定子（１）を製造する方法（２０）であって、
前記固定子は固定子鉄心（２）を備え、
該固定子鉄心（２）は、メインボディと、前記メインボディ内で軸方向に延び、且つ、棒固定子巻線の棒導体（５，５’，５”）を受けるように構成された複数のスロット（８）と、を備え、
前記方法は、
前記複数のスロット（８）のうちの少なくとも１つの各スロット（８）内に少なくとも１枚の予備成形された絶縁シート（１０）を挿入するステップと、
前記予備成形された絶縁シート（１０）に形状規則性および形状安定性を与えるために、前記各スロット（８）内で該スロット（８）の軸方向の全長に沿って、前記予備成形された絶縁シート（１０）を熱成形するステップと、
前記少なくとも１つの各スロット（８）内に前記棒固定子巻線の少なくとも１つの棒導体（５，５’，５”）を挿入するステップと、を備えた方法。
【請求項２】
前記熱成形するステップは、
前記スロット内に予加熱された成形ツール（５３）を挿入し、この後に該成形ツールを除去することにより、前記スロット（８）内の前記予備成形された絶縁シート（１０）を前記スロット（８）の壁面に向かって押し付ける工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記成形ツール（５３）を１２０℃以上の温度まで予加熱するステップを備えた、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記成形ツール（５３）は、各スロット（８）内に軸方向に挿入される少なくとも１つのバー（５３）を含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記バー（５３）は、前記スロット（８）の軸方向の深さ以上の長さを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固定子鉄心から突出する前記絶縁シート（１０）の端部（１０’）を拡げるステップ（２４）を更に備え、
該端部を拡げるステップは、前記突出する端部の内側に円錐状のフレアリング要素（５４）を挿入する工程を備え、
前記成形ツール（５３）は、前記円錐状のフレアリング要素（５４）で端部がする座部（５５）内にスライド可能に受けられ、
前記熱成形するステップは、前記座部内で前記成形ツールをスライドさせる工程を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
固定子（１）を製造するための装置（５０）であって、
前記固定子は固定子鉄心（２）を備え、
該固定子鉄心（２）は、メインボディと、前記メインボディの肉厚部で軸方向に延び、且つ、固定子巻線の棒導体（５，５’，５”）を受けるように構成された複数のスロット（８）と、を備え、
該スロット（８）は、それぞれ少なくとも１枚の予備成形された絶縁シート（１０）を収容し、
前記装置（５０）は、
前記予備成形された絶縁シート（１０）を前記スロット（８）内で熱成形するために、前記スロット（８）内に挿入され且つ該挿入後に前記スロットから除去される少なくとも１つの熱成形ツール（５３）であって、前記スロットから除去されることにより、前記予備成形された絶縁シート（１０）の熱成形後に前記スロット内に少なくとも１つの棒導体（５，５’，５”）を挿入できるようにする少なくとも１つの熱成形ツール（５３）と、
前記スロット（８）の全長に亘って該スロット内で前記絶縁シート（１０）を熱成形するために前記熱成形ツール（５３）が前記スロット（８）内を貫通するように前記熱成形ツール（５３）を軸方向に移動させるモータ（５７）と、を備えた、装置。
【請求項８】
前記熱成形ツール（５３）は、前記スロット内に軸方向に挿入可能な少なくとも１つのバーを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記バー（５３）は、前記スロット（８）の軸方向の深さ以上の長さを有する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定子鉄心の外側へ突出する前記絶縁シート（１０）の端部（１０’）を拡げる少なくとも１つの円錐状のフレアリング要素（５４）を備え、
該円錐状のフレアリング要素（５４）は、前記熱成形ツール（５３）が横断可能な開口端部を備える、請求項７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機用固定子を作るための方法および装置に関する。また、本発明は、高性能の充填要素を備えた発電機用固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスロットが設けられた固定子鉄心を有する発電機用の固定子であって、前記スロットに挿入され、１又は複数の固定子巻線を形成するために互いに接続された複数の棒導体を備えた固定子を作ることが知られている。棒導体を備えた前記固定子巻線は、通常、棒固定子巻線と呼ばれる。
【０００３】
同じスロット内に互いに接しないように収容された棒導体間に、及び／又は、棒導体と固定子鉄心のスロットの内壁との間に、的確な絶縁を確保するように前記固定子を作るために、各スロットの内側に、例えば複合材料からなる電気的絶縁材料シートを挿入するための工程が提供される。偶発的な（contingent）ニーズと、スロットの形状及びタイプと、同じスロット内に挿入される棒導体の個数とに基づいて、各スロット内への挿入前に前記絶縁シートが適当な形状に予備成形されることを提供することが知られている。例えば、「Ｃ形」、「Ｕ形」、「Ｓ形」及び「Ｚ形」に予備成形された絶縁シートが（数ある形状の中で）知られている。偶発的な（contingent）ニーズに基づいて、同じスロット内に予備成形された絶縁シートを複数挿入することも提供可能である。
【０００４】
通常、次の場合に限定されないが、特に、スロット内への棒導体の挿入の方法が、少なくとも部分的に自動化されたプロセスである場合、スロットに導体が充填される前に、予備成形された絶縁シートがスロット内に挿入される。先行技術の方法において、スロット内に予備成形された絶縁シートを挿入した後、少なくとも棒導体の挿入側から固定子鉄心を超えて軸方向に突出する予備成形された絶縁シートの端部を拡げる（flaring）工程が設けられてもよい。これにより拡げられた部分は、棒導体が固定子鉄心に挿入されているときの棒導体用のガイド部として機能するとともに、スロット内への棒導体の挿入中に絶縁シートがスロットに沿って引き込まれることを防止するように設けられたストッパ要素として機能する。
【０００５】
米国特許出願公開第２００９／０２６５９０９号明細書には、固定子を作るための方法が開示されており、この方法は、固定子鉄心のスロットに、予備成形された絶縁シートを充填するステップと、複数の棒導体を備えた全巻線をツイスト装置から引き込むステップと、同時にスロット内に前記巻線の前記棒導体を挿入するステップとを備える。
【０００６】
発電機の性能は、固定子鉄心のスロットの充填要素に依存し、その充填要素の性能はできるだけ高いことが望ましいことが知られている。そうは言うものの、このニーズは、スロットに１又は複数の絶縁シートが事前に装着されている場合においてスロット内に棒導体が挿入されるときに直面し得る困難性および問題と裏腹である。いかにも、高性能の充填要素を得るために、棒導体は、絶縁シートの挿入後にスロット内の余剰スペースをできるだけ大きく埋めるような外形を有しなければならない。この最適サイジングは、スロット内に挿入されるときに棒導体にかかる滑り摩擦抵抗によって制限される。特に、スロットひいては棒導体が、例えば１０ｃｍを超える比較的高い長手方向のエクステンション（extension）を有する場合、次の場合に限定されないが、特に、自動化されたスロット充填プロセスを利用したい場合、また次の場合に限定されないが、特に、そのような充填が全て又は略全てのスロットで同時に行われる場合、スロット内への棒導体の挿入中に、望ましくない棒導体のつかえ（blocking）を余剰スペース（すなわち、予備成形された絶縁シートの挿入後にスロットにおける利用可能なスペース）により回避できるように、棒導体の断面の大きさを所定の制限下に維持する必要がある。この問題は、棒導体が、比較的小さな断面、又は、少なくとも、比較的小さな最小寸法を有する形状の断面を有する場合に感じられる。この場合、実際には、棒導体がつかえることにより、同じ棒導体の不確定な曲げが生じるリスクがあり、この結果、スロット内に複数の棒導体が同時に挿入される自動化された方法において、この方法のつかえが生じ、リサイクルの可能性がない棒導体スクラップが生成されてしまう。
【０００７】
上述の制限を考慮して、現在のところ、次の場合に限定されないが、特に、棒導体が、（一体物として可能性のある絶縁エナメルと共に測定された）最小寸法が３．３ｍｍ以下、特に、例えば２．８〜２．９ｍｍ程度の３．０ｍｍ未満である断面形状を有する場合、（絶縁エナメルを備えていない棒導体の断面積と絶縁シートを備えていないスロットの断面積との比率が）８０％よりも大きい、特に８５％よりも大きい充填要素を備え、１００ｍｍ以上、特に１５０ｍｍ、さらには２００ｍｍをも超える長さを有する固定子を作ることはできない。
【０００８】
そこで、従来技術に関する上述した欠点を改善することができる発電機用固定子の製造方法を提供することが求められている。
【０００９】
本発明の目的は、上記の要求に応え得る方法を提供することである。
【発明の概要】
【００１０】
上記の目的は、最も一般的な形態における添付の請求項１、及び、いくつかの特定の実施形態における従属項で概ね定義されるような固定子の製造方法によって遂行される。
【００１１】
本発明の更なる目的は、固定子を作るための装置、特に、固定子の予備成形された絶縁シートに対して、形状規則性および形状安定性をもたらすための装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、高性能の充填要素を有する棒導体を備えた固定子を提供することである。
【００１３】
次の添付図面を参照して例示され、ひいては限定的でない以下の実施形態の詳細な説明によって、より明らかに本発明を理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】固定子鉄心と棒固定子巻線とを備えた発電機用固定子の実施形態を概略的に示す側面図である。
【図２】固定子鉄心の一部を概略的に示す平面図であり、予備成形された絶縁シートと棒導体とが充填されるように意図された２つのスロットを図示している。
【図３】固定子鉄心の一部を概略的に示す平面図であり、２つのスロットに絶縁シートと棒導体とが充填された状態を示している。
【図４】図１の固定子を製造する方法のフローチャートを示す。
【図５】図４の方法のいくつかの工程を行うために利用可能な装置を示す一部破断正面図である。
【図６】図５の装置の一部を破断させて示す拡大平面図である。
【図７】図５の装置を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面において、同一または類似の要素には同じ符号を付している。
【００１６】
本発明の目的のために、「フラット」又は「正方形」の棒導体という用語は、棒導体が、それぞれ典型的には丸みを帯びたコーナー部を介して隣接面に結合された実質的にフラットな４つの側面を有することを意味する。
【００１７】
したがって、棒導体の断面を説明するために用いられる「フラット」、「正方形」又はこれらと同等の用語は、一般的な意味で用いられ、棒導体が、実質的にフラットな側面同士を結合する著しく丸みを帯びたコーナー部を有するという事実を排除するように解釈されるべきでない。「フラットな導体」という表現は、導体が２つの反対面を有するという意味を意図するものであり、該２つの反対面間の距離は、残り２つの反対面間の距離よりも大きい。本発明の説明の目的のために、「長方形の導体」という表現は、フラットな導体および正方形の導体を一般化したものとして意図されたものであり、該正方形の導体は、長方形の導体において４つの側面が同じ大きさを有する特別な場合である。
【００１８】
図面に示されるように、固定子は符号１が付されて全体的に示されており、該固定子１は固定子鉄心２を備える。例えば、固定子１は、例えば電気自動車又はハイブリッド車用の電気モータなどとして使用されるような発電機用の固定子である。
【００１９】
固定子１は、ジェネレータとして使用されるか、又は、モータの機能とジェネレータの機能とを二者択一的に果たすために使用される発電機において用いられ得ることは明らかである。発電機における固定子以外の部分または電気自動車若しくはハイブリッド車の概略については当業者に広く知られているとみなされるため、添付図面では、発電機における固定子１のみが図示されている。
【００２０】
本来知られている態様において、固定子鉄心２は、２つの反対面３，４間を（Ｚ−Ｚ軸に沿って）軸方向に延びる、例えば磁性材料からなる積層管状メインボディを備える。
【００２１】
固定子鉄心２の前記メインボディは複数のスロット８を備え、該スロット８は、前記メインボディの肉厚部内で軸方向に延び、且つ、少なくとも１つの棒固定子巻線を全体で形成する長方形の棒導体５，５’、５”を受けるように構成されている。１つの実施形態において、長方形の棒導体５，５’，５”は、例えば絶縁樹脂エナメルなどの絶縁材料の層で表面的に覆われている。
【００２２】
１つの実施形態において、長方形の棒導体５，５’，５”は、Ｕ形の棒導体（「ヘアピン導体」ともいう）である第１セットの基準導体５と、例えば端子５’又はジャンパー５”を備える第２セットの特別な導体５’，５”とを有する。前記Ｕ形導体は、固定子鉄心２の一方の面３すなわち挿入面３から突出する折り重ね部６と、固定子鉄心２の他方の面４すなわち溶接面４から突出する２つの自由端部７とを有する。
【００２３】
前記２つの面３，４間の距離は、前記固定子鉄心の高さＨ，すなわち軸方向長さを規定する。１つの実施形態において、前記高さＨは、１００ｍｍ以上である。別の実施形態において、前記高さＨは、１５０ｍｍ以上であり、例えば、約１６０ｍｍである。さらに別の実施形態において、前記高さＨは、２００ｍｍ以上である。
【００２４】
以上に記載したことは当業者に知られていることであるため、更に詳述はしない。
【００２５】
１つの実施形態において、前記棒導体５，５’，５”は、銅製の導体、且つフラットな導体であり、これにより、棒導体は一対の反対面を有し、これら反対面同士は、残り２つの反対面間の距離よりも大きな距離だけ互いから離れている。
【００２６】
１つの実施形態において、前記長方形の棒導体は、３．５ｍｍ以下の最小寸法（可能性のある絶縁エナメルも含む寸法）を有する断面形状を備える。１つの実施形態において、前記最小寸法（可能性のある絶縁エナメルも含む寸法）は、３．０ｍｍ以下である。例えば、前記最小寸法（可能性のある絶縁エナメルも含む寸法）は、２．９ｍｍ又は２．８ｍｍである。長方形の棒導体の場合、このことは、前記導体の少なくとも２つの反対面間の距離により、前記範囲の厚みが構成され、残り２つの反対面間の距離は、前記範囲で構成されてもよいし、この範囲で構成されなくてもよい任意の大きさを有することを意味する。
【００２７】
図２及び図３に示されるように、固定子鉄心２の各スロット８は、少なくとも１つの前記棒導体５，５’，５”によって横断され、絶縁材料からなるシート１０又はシース１０を受け入れる。当業者に知られているように、上記絶縁シート１０の特性は、有効電力との関連で、且つ、使用温度との関連で都合よく選択される。
【００２８】
１つの可能性のある例であり非限定的な実施形態において、前記絶縁シートは、多層シートであり、中央のポリエステルシートの両面に例えば接着により結合された２つのＴｕｆＱＵＩＮ（３Ｍ社の登録商標）層を備えている。
【００２９】
１つの可能性のある実施形態において、スロット８はオープンタイプで構成されており、すなわち、スロット８は、鉄心２の前記管状メインボディの径方向内側に向けられた開口部９を有する。
【００３０】
多くの可能性の中から選択される特定の非限定的な実施形態において、各スロット８は、少なくとも一対の長方形の棒導体５，５’，５”により横断され、各スロットは、Ｓ形断面を有する絶縁材料シートを受け入れる。図３に示されるような１つの実施形態において、棒導体がフラットである場合、同じスロット内の前記２つの棒導体は、互いの短い方の側面に沿って位置付けられる。
【００３１】
スロット８がそれぞれ３つ以上の棒導体５，５’，５”により横断される場合、各スロット８に２つ以上のＳ形に予備成形された絶縁シート１０を挿入すること、例えば、スロット８を横断する一対の棒導体毎に１つのＳ形に予備成形された絶縁シート１０を挿入することが提供されてもよい。図示されていない別の実施形態において、例えば、スロット８内に３つ以上の棒導体が存在する場合であっても、１つのＵ形に予備成形された絶縁シートを挿入してもよく、この場合、スロット内では、前記絶縁シートはスロットの内壁から棒導体を絶縁するようにセットされるが、同じスロット内に収容された棒導体同士を互いから絶縁しない。この場合、棒導体には、好適な外部絶縁ライニングが施される。
【００３２】
図示されていない別の実施形態において、前記スロット内に挿入される予備成形された絶縁シート１０は、「Ｓ形」ではなく、リング状、「Ｃ形」、「Ｚ形」等の断面形状を有してもよい。
【００３３】
本明細書の目的において、予備成形された絶縁シートとは、スロット内への挿入前に、フラット又は略フラットな形状とは異なる形状を絶縁シートにもたらす製造方法にさらされた絶縁シートを意味する。この種の製造方法は、当業者に知られており、一般的に、初めはフラット又は略フラットな形状である絶縁シートに、「Ｓ形」、「Ｃ形」、「Ｕ形」、「Ｚ形」等の形状をもたらすように構成された絶縁シートの折り畳み工程を提供するものである。略フラットな形状とは、厳密にフラットな形状とは異なり、例えば、僅かに湾曲した形状、すなわち、例えば絶縁シートが支持体に巻き付いたテープの一部のような状態で保管されることにより呈するような形状等を意味するものである。
【００３４】
図４に、上述した固定子１を製造する方法の一実施形態２０について、簡略化したフローチャートが示されている。
【００３５】
前記方法２０は、固定子鉄心２のスロット８内に挿入されることを意図された棒導体５，５’，５”により形成された棒固定子巻線を事前に用意するステップ２１を備える。本来知られた態様において、前記事前に用意するステップ２１は、前記棒導体を予備成形する工程と、前記棒導体を成形装置に挿入する工程と、前記成形装置によって前記棒導体を曲げる工程とを備える。本来知られた態様において、前記事前に用意するステップ２１は、非限定的ではあるが、米国特許出願公開第２００９／０２６５９０９号明細書に記載されているような取り出し装置およびクランプ装置によって、前記成形装置から前記棒導体を全て一緒に取り出す工程を備える。
【００３６】
また、前記方法２０は、少なくとも１つのスロット８内に、少なくとも１つの（例えば「Ｓ形」、「Ｕ形」、「Ｚ形」等に）予備成形された絶縁シート１０を挿入するステップ２２を備える。好適な実施形態において、前記挿入するステップ２２は、全ての前記スロット８内に、それぞれ少なくとも１つの予備成形された絶縁シート１０を同時に又は連続して挿入するステップを含む。
【００３７】
また、前記方法２０は、前記スロット８内で、前記少なくとも１つの予備成形された絶縁シート１０を、前記スロット８の軸方向の長さの全体または大部分に沿って熱成形するステップ２５を備える。本明細書の目的において、前記大部分とは、前記スロットの深さの７５％以上の長さ部分を意味する。好ましくは、前記熱成形するステップ２５は、前記固定子鉄心２のスロット８内に挿入された全ての前記予備成形された絶縁シート１０について同時に実行される。
【００３８】
本明細書の目的において、予備成形された絶縁シート１０を前記スロット８内で熱成形するということは、予備成形された絶縁シート１０に所望の且つ安定化した形状をもたらすために、スロット８内に絶縁シート１０を挿入した後に絶縁シート１０の形状を変更するような工程を意味する。言い換えると、前記熱成形するステップ２５は、各スロット８内で、絶縁シート１０が、棒導体５，５’，５”の挿入を容易にするために基本的にスロット８内の余剰スペースを最大限に利用する外形を呈するように、前記予備成形された絶縁シート１０に所定の形状規則性および形状安定性をもたらすことを目的としている。このような最適化は、スロット８の内壁への絶縁シート１０の接着の改良、及び／又は、絶縁シート１０における正確な折り曲げの創出、及び／又は、絶縁シート１０の表面に生じ得る凸凹を平らにすることを目的とする。前記スロット内で前記熱成形工程を有利に動作させることにより、前記スロット８の内壁が前記熱成形工程中に隣接部として作用し得ることが分かる。
【００３９】
１つの実施形態において、前記熱成形するステップ２５は、前記スロット８内に予加熱された成形ツール５３を挿入することと、これに続いて成形ツール５３をスロットから除去することとによって、各スロット８内で前記少なくとも１つの予備成形された絶縁シート１０をプレスする工程を備える。上記の挿入及びこれに続く除去の間、スロット８内で前記予備成形された絶縁シート１０の外形を最適化することを目的として、スロット８の内壁に対面した絶縁シート１０の自由な面上で熱成形ツール５３のスライドが生じる。１つの実施形態において、熱成形するステップ２５の前に、前記方法２０は、１２０℃以上、好ましくは１５０℃以上の温度になるまで成形ツール５３を予加熱するステップ２３を備える。
【００４０】
１つの実施形態において、前記成形ツール５３は少なくとも１つのバー５３を備え、前記熱成形するステップ２５は、前記バー５３を固定子鉄心２に対して前進移動させることにより各スロット内にバー５３を挿入する工程と、この工程の後に、前記バー５３を固定子鉄心２に対して後退移動させることにより前記バー５３からスロット８を解放する工程とを備えている。
【００４１】
好ましい非限定的な１つの実施形態において、前記バー５３は、スロット８の軸方向の深さ以上の長さを有し、前記バー５３は、スロット８を横断して、バー５３の自由端部が固定子鉄心２の溶接面４を超えて突出する端部停止位置に達するように、前記挿入面３においてスロット８内に挿入されるようにしてある。この場合、スロット８の全長に亘って熱成形が生じることは明らかである。
【００４２】
１つの実施形態において、スロット８が前記固定子巻線の複数の棒導体５，５’，５”を収容するように構成され、且つ、予備成形された絶縁シート１０が、（例えば、図３に示すように「Ｓ形」の断面形状を有する予備成形された絶縁シートを使用する場合に生じるような）１つ又は複数の中間仕切り部１１を有する場合、成形ツール５３は、同じスロット８内に収容されるように意図された棒導体５，５’，５”の個数に等しい個数のバー５３を備える。例えば、各スロット８が２つの棒導体５，５’，５”を収容することが意図され、且つ、予備成形された絶縁シート１０が本質的に「Ｓ形」の断面形状を有するように設けられた場合、図示された実施形態のように、熱成形ツール５３は、同じスロット８内に同時に挿入されることを意図された２つのバー５３を備える。
【００４３】
好ましい実施形態において、前記方法２０は、固定子鉄心２の軸方向端面から、好ましくは挿入面３から突出する絶縁シート１０の端部１０’を拡げるステップ（a step of flaring）（軸方向先端に向かうに連れて端部を拡径するステップ）２４を備える。端部を拡げるステップ２４は、前記突出した端部１０’の内側に円錐状のフレアリング要素（flaring element）５４を挿入する工程を備える。より好ましくは、図６に示すように、前記円錐状のフレアリング要素５４、すなわち、成形ツール５３により横断されるように意図された開口端部が設けられた円錐状且つ空洞のフレアリング要素５４で端部が（terminate）する空洞のハウジング座部５５内に、前記成形ツール５３がスライド可能に受けられる。１つの実施形態において、前記フレアリング要素５４は、予加熱される要素であることが好ましい。さらに、端部を拡げるステップ２４は、複数の円錐状のフレアリング要素５４を備えた環状構造によって実行することにより、固定子鉄心２に収容された全ての絶縁シート１０について同時に実行されてもよいことも明らかである。
【００４４】
前記端部を拡げるステップ２４は、前記熱成形するステップ２５の前に実行されることができ、或いは、好ましい実施形態において、前記熱成形するステップ２５と同時または少なくとも部分的に重複する期間に実行されてもよい。後者の実施形態では、図５に示すように、例えば、前記円錐状のフレアリング要素５４が、絶縁シート１０の突出部１０’に隣接しているときに、前記座部５５内で前記成形ツール５３をスライドさせてもよいことが実際に見て取れる。
【００４５】
図４のフローチャートに戻って、１つの実施形態では、前記熱成形するステップ２５の後に、前記方法２０は、前記事前に用意するステップ２１において事前に用意された全ての棒導体５，５’，５”を各スロット内に挿入するステップ２６を備える。スロット８内で絶縁シート１０を熱成形するステップが存在するという事実により、既に予想されるように、前記挿入ステップ２６は、容易に行うことができ、比較的長く、比較的小さな断面の棒導体を用いても可能であることが分かる。同時に、前記挿入ステップ２６により、スロット８の充填要素に関して高性能を得ることができる。
【００４６】
１つの実施形態において、前記方法２０は、挿入ステップに続いて、固定子鉄心２の溶接面２を超えて突出する前記棒導体の端部を折り畳んで溶接するステップ２７を有する。このステップ２７は、それ自体当業者に知られているため、本明細書において更に詳しくは説明しない。
【００４７】
図５〜図７を参照しながら、固定子を作るための一実施形態に係る装置５０、特に、少なくとも１つの予備成形された絶縁シートの形状を安定化させるための成形装置５０について説明する。この成形装置５０により、前記予備成形された絶縁シート１０についての前記熱成形するステップ２５が、前記固定子鉄心内への絶縁シート１０の挿入の後に実行されることができる。ここで説明する実施形態において、成形装置５０は、上述した予加熱ステップ２３及び端部を拡げるステップ２４を実行するためのものでもある。
【００４８】
前記装置５０は、前記熱成形ツール５３を収容するように構成された管状ハウジング５２を備える。該管状ハウジング５２は、例えば、サポートクロスバー又はアーム（図示せず）に前記装置５０を吊り下げるために設けられた支持プレート５１と一体に設けられ、例えば、隣接するワーク面６０に対して垂直に（Ｚ−Ｚ軸に沿って）移動可能である。管状ハウジング５２は、特に、装置５０のワーク軸ｚ１周りに環状に配置された複数の熱成形バー対５３を受け入れる。ワーク軸ｚ１は、装置５０の機能において、固定子鉄心２のＺ−Ｚ軸に合致している。この実施形態において、各対の熱成形バー５３は、互いに近接し、径方向に並べられた第１及び第２のバー５２を備える。
【００４９】
前記熱成形バー５３は、リニアモータによりワーク軸ｚ１に沿って軸方向に移動可能な同一の支持プレート５６と一体に設けられている。前記リニアモータは、電気式、空気圧式または油圧式のいずれでもよく、スライド可能なピストン５７と、筒状部（ロール部）５８とを備える。
【００５０】
前記熱成形バー５３は、装置５０内に設けられた分散された加熱要素５９により動作可能なように加熱されるハウジング座部５５内に収容されている。したがって、前記バー５３が前記ハウジング座部５５内に収容されているとき、前記バーは、分散された加熱要素５９により予め加熱される。例えば、前記バー５３は、１２０℃以上の温度まで、例えば１２０℃と１６０℃との間の温度、好ましくは１５０℃まで加熱される。ただし、前記温度は、所望の熱成形効果を得るために、予備成形された絶縁シート１０の特徴に基づいて当業者に設定され得る設計パラメータを意味する。
【００５１】
所望の作用温度が得られると、前記熱成形バー５３は、モータ５７によって、固定子鉄心２の各スロット８内をスライド可能に貫通するためにグループ内へ軸方向に移動されることが可能である。これは、前記予備成形された絶縁シート１０の上述の熱成形するステップを実行するためである。
【００５２】
実行される実験的試験の結果から、前記熱成形バー５３は、スロット８内に長時間滞在する必要がないことが分かる。むしろ、前記挿入の後であって、前記熱成形バー５３の取り出しの前に、スロット８内に一時的に（例えば、約０．５〜２秒間、好ましくは１秒間）停止するだけで十分である。
【００５３】
前記装置５０には、少なくとも１つの円形配列が都合よく設けられてもよく、該円形配列は、前記スロット内で前記端部を拡げるステップ２４と前記熱成形するステップ２５との両方を１つの装置５０で実行できるように前記絶縁シート１０の突出端部１０’を拡径するために前記熱成形バー５３が横断し得る、複数の管状かつ円錐状のフレアリング要素５４を備える。また、該管状かつ円錐状のフレアリング要素５４を加熱するために前記分散された加熱要素５９も用いられることが有利に提供されてもよい。
【００５４】
最後に、図７に示されるように、前記装置５０には、固定子鉄心２を隣接して維持するように構成された支持ワーク面６０が設けられてもよい。本来知られた態様において、上記の面６０は、垂直軸ｚ２周りに回転する面であってもよく、前記装置５０は、特定の機械の一部を構成してもよく、これに代えて、前記装置５０は、互いに角度間隔を空けられた複数のワークステーションの１つであってもよい。該ワークステーションでは、いくつかの別個のステップに従うために、前記の面６０を回転させることを固定子鉄心２が負担してもよい。
【００５５】
この分野における試験は、上述した方法および装置を通して、予め決められた目標を完全に達成できることを示す。これは、比較的高く、同時に高性能のスロット充填要素によって特徴付けられる（Ｚ−Ｚ軸の）高さ、すなわち、「軸方向長さ（axial extension）」を有する固定子を作ることができるためであり、また、前記スロット内で前記予備成形された絶縁シートを熱成形することによって、前記スロット内で直接、前記予備成形された絶縁シートの形状を安定化させ、該シートの外形を最適化させることができ、スロット８内への棒導体の挿入を容易にすることができるためである。
【００５６】
具体的に、この分野の試験により作られた固定子は、その固定子鉄心の高さが１００ｍｍ以上であり、スロット９の充填要素については、絶縁シート１０が無い状態でのスロットの断面積と、スロットに収容された少なくとも１つの棒導体の導電部全体の断面積との比率が８０％以上である。
【００５７】
具体的に、上述のタイプの固定子は、１５０ｍｍ以上の高さ、特に、２００ｍｍ以上の高さとなるように成し遂げられた。
【００５８】
特に、上述のタイプの固定子は、その充填要素が８５％以上となるように成し遂げられた。
【００５９】
特に、上述のタイプの固定子は、棒導体の断面形状が、３．５ｍｍ以下の最小寸法、特に３ｍｍ以下の最小寸法を有する形状となるように成し遂げられた。
【００６０】
勿論、上述した方法および装置は、個別的および偶発的な要求に合致するように、当業者により種々の修正および変更を加えることができ、全ての修正および変更は、特許請求の範囲の請求項により定義される発明の保護範囲内に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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